(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111337833.3 (22)申请日 2021.11.12 (71)申请人 中国海洋大学 地址 266100 山东省青岛市崂山区松岭路 238号 (72)发明人 贾永刚　李正辉　胡聪　朱超祁　 薛凉　刘汉露　 (74)专利代理 机构 济南泉城专利商标事务所 37218 代理人 张贵宾 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种考虑海底斜坡土强度不均匀折减的剪 切带扩展方法 (57)摘要 本发明提供了一种考虑地震导致滑带土强 度不均匀折减的剪切带扩展法， 包括考虑海底斜 坡遭受地质作用后， 推导海底 斜坡失稳临界初始 剪切带长度； 识别海底斜坡潜在滑带厚度以及潜 在滑体厚度进行拟合； 获取计算所需的海底斜坡 潜在滑带和滑体土的力学参数； 计算地质作用发 生前， 海底斜坡潜在滑带中初始剪切应力比分 布； 预测地质作用发生后， 潜在滑带土强度折减 系数分布； 计算地质作用发生后， 海底斜坡潜在 滑带中剪切应力比分布， 确定海底 斜坡初始破坏 区长度； 判断海底斜坡是否失稳及破坏类型。 通 过本发明的技术方案， 考虑了遭受地质作用后， 滑带土强度的不均匀折减的实际情况， 更加合 理， 对海底斜坡稳定性评价更加准确； 考虑了滑 带土实际初始强度分布。 权利要求书3页 说明书8页 附图3页 CN 114036796 A 2022.02.11 CN 114036796 A 1.一种考虑海底斜坡土强度不均匀折减的剪切带扩展方法， 其特征在于， 具体包括以 下步骤： S1： 考虑海底斜坡遭受包括地震、 水合物分解、 底辟的地质作用后， 潜在滑带土强度不 均匀折减的实际情况， 推导海底斜坡失稳临界初始剪切带长度 值计算公式； S2： 根据地球物理探测资料， 识别海底斜坡潜在 滑带厚度h1以及潜在 滑体厚度h， 根据海 底斜坡几何形态利用以下函数进行拟合， 得到拟合 参数H、 ： 式 （1） H为海底滑坡半坡高； 为海底斜坡最陡处坡度； S3： 获取计算所需的海底斜坡潜在滑带和滑体土的力学参数； S4： 计算包括地震、 水合物分解、 底辟的地质作用发生前， 海底斜坡潜在滑带中初始剪 切应力比分布 ， 根据下式： 式 （2） 为潜在滑带中重力引起的剪切应力， 可表示为 ， 式中 为坡度； 为潜在 滑带中土的抗剪强度； 为潜在滑带中土的残余强度； S5： 预测包括地震、 水合物分解、 底辟的地质作用发生后， 潜在滑带土强度折减系数分 布 ； S6： 计算包括地震、 水合物分解、 底辟的地质作用发生后， 海底斜坡潜在滑带中剪切应 力比分布 ， 确定海底斜坡初始破坏区长度 ； 可表示为： 式 （3） 斜坡潜在剪切带中 的区域即为初始破坏区， 确定其长度 ； S7： 判断海底斜坡是否失稳及破坏类型。 2.根据权利要求1所述的一种考虑地震导致滑带土强度不均匀折减的剪切带扩展法, 其特征在于,所述步骤S1的具体推导过程如下： 在遭受包括地震、 水合物分解、 底辟的地质 作用地质作用后， 在海底斜坡潜在滑带 范围内产生初始破坏区， 其长度 ， 该初始破坏区能进一步向两端分别扩展长度dl1和dl2区域， 需满足能量守恒定理， 如下： 式 （4） 式中 为初始破坏区下滑过程中重力势能做功； 为下滑过程中转化为滑体土的 弹性势能； 为下滑过程中克服滑带土残余强度 所需做的功； 为下滑过程中克服 滑带土超过残余强度部分阻力所需做的功；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114036796 A 2式 （4） 中 式 （5） 式 （6） 式 （7） 式 （8） 式 （8） 中 式 （9） 式 （10） 为海底斜坡几何形态函数； 为滑体浮重度； h为滑体厚度； h1为滑体厚度； 为 初始破坏区下滑切线位移增量； 为滑带土残余强度； 为滑带土抗剪强度； 为滑带土遭 受包括地震、 水合物分解、 底辟的地质作用后强度折减系数； 为滑带土灵敏度， 可表示为 ； 为遭受包括地震、 水合物分解、 底辟的地质作用后滑带土剪切至残余强度对 应的剪切应 变； 为地震前滑带土 剪切应力比； 为震后滑带土 剪切应力比。 3.将式 （5） — （10） 带入式 （4） 中得到海底斜坡遭受包括地震、 水合物分解、 底辟 的地质 作用后， 考虑潜在滑带土强度不均匀 折减实际情况下， 海底斜坡失稳所需的临界初始剪切 带长度 ， 表示如下： 式 （11） 其中 式 （12） 为初始破坏区平均坡度,满足 ； 为滑体压缩模量； 为滑体回弹 模量。 4.根据权利要求1所述的一种考虑地震导致滑带土强度不均匀折减的剪切带扩展法, 其特征在于,所述步骤S3中， 根据现场地质取样和实验室土工测试， 获取滑体浮重度 ， 滑 带土残余剪切应力 ， 遭受包括地震、 水合物分解、 底辟的地质作用前滑带土峰值剪切应力 ， 以及遭受上述 地质作用后滑带土 剪切至残余强度所对应的剪切应 变 。 5.根据权利要求1所述的一种考虑地震导致滑带土强度不均匀折减的剪切带扩展法, 其特征在于,所述步骤S 5中震后滑带土强度折减系数分布 可如下预测： 若震后滑带土 永久剪切应变值未超 过滑带土震前剪切峰值强度 对应的剪切应变值， 则震后滑带土剪切权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114036796 A 3